(精品)驻极体传声器基础知识讲座.ppt

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1、驻极体传声器基础知识驻极体传声器基础知识讲讲 座座制作制作/日期：凌锋坤日期：凌锋坤2010-12-27课程内容一、一、名词解释名词解释二、驻极体电容传声器工作原理二、驻极体电容传声器工作原理三、驻极体电容传声器技术参数三、驻极体电容传声器技术参数四、实际使用中应注意的几个问题四、实际使用中应注意的几个问题一、一、名词解释名词解释1、驻极体驻极体(ElectretElectret)：能长久保持电极化状态的电介质。这能长久保持电极化状态的电介质。这种电介质一般是高分子聚合物。例如：聚丙烯、聚四氟乙烯等。种电介质一般是高分子聚合物。例如：聚丙烯、聚四氟乙烯等。2 2、传声器传声器(Micropho

2、ne)Microphone)：将声信号转换为电信号的换能器。将声信号转换为电信号的换能器。按工作原理分类按工作原理分类声频电容传声器声频电容传声器驻极体电容传声器驻极体电容传声器动圈式动圈式电磁式电磁式压电式压电式电容式电容式3 3、驻极体电容传声器驻极体电容传声器(ECM)ECM)：驻极体在电声换能器驻极体在电声换能器 传声器上的具体运用。传声器上的具体运用。驻极体电容传声器驻极体电容传声器（ECM）分类分类：振膜式振膜式(Foil)背极式背极式(Back)前极式前极式(Front)ECM ECM 分类分类 振膜式振膜式ECM特点特点：驻极体和振动膜合二为一。：驻极体和振动膜合二为一。1、振

3、膜式振膜式ECM静态原理示意图静态原理示意图二、二、ECM工作原理工作原理v 镀金属层薄膜与背极板形成空气镀金属层薄膜与背极板形成空气 介质电容。介质电容。v 对驻极体充电形成电场。对驻极体充电形成电场。E=Q/CE=Q/Cv 声波使薄膜振动，改变电容量和声波使薄膜振动，改变电容量和 电场，产生电信号。电场，产生电信号。E=Q/CE=Q/CECM工作原理简述工作原理简述振膜式工作动态原理图振膜式工作动态原理图E=Q/C E=Q/CECM工作原理工作原理2、背极式、背极式ECM静态原理示意图静态原理示意图背极式背极式ECM特点特点：驻极体与极板合二为一。：驻极体与极板合二为一。背极式工作动态原理

4、图背极式工作动态原理图E=Q/C E=Q/C全指向产品结构示意图PCB(FET)CHAMBERRINGPLATESPACERDLAPHRAGMCASESCREEN三、驻极体传声器重要参数三、驻极体传声器重要参数1 1、灵敏度灵敏度（Sensitivity):灵敏度表示传声器的声灵敏度表示传声器的声电转换效率。电转换效率。定义：定义：在自由声场中，当向传声器施加一个声在自由声场中，当向传声器施加一个声压为压为1 1帕（帕（Pa)Pa)或或 1 1微巴（微巴（unbar)unbar)的声信号时，的声信号时，传声器的开路输出（以毫伏为单位），即为该传声传声器的开路输出（以毫伏为单位），即为该传声器的

5、灵敏度。器的灵敏度。注注：1 1微巴（微巴（unbar)unbar)约相当于人们正常音量讲话。约相当于人们正常音量讲话。v1 1微巴（微巴（ubarubar)约相当于人们正常音量讲话。约相当于人们正常音量讲话。并在离嘴并在离嘴1 1米远的地方测量所得到的声压。米远的地方测量所得到的声压。v灵敏度的单位为：灵敏度的单位为：毫伏毫伏/帕（帕（mvmvPaPa)国际标准国际标准 毫伏毫伏/微巴（微巴（mvmvubarubar)日本标准。日本标准。v1 1帕（帕（Pa)Pa)是指是指1 1牛顿牛顿(N)N)的力作用在的力作用在1 1平方米面积上的平方米面积上的压强压强.1 1Pa=20log(1/0.

6、000020)=94dB SPLPa=20log(1/0.000020)=94dB SPLvPaPa与与ubarubar的换算关系为的换算关系为:1 1Pa=10ubarPa=10ubar 所以：所以：1 1mv/ubarmv/ubar=10mv=10mvpapavECMECM灵敏度参数一般用灵敏度参数一般用灵敏度级灵敏度级表示表示.单位为分贝（单位为分贝（dB).dB).公式公式:Lm=20Lm=2010 10 例：例：M=10mVM=10mVPaPa Lm=20 Lm=2010 10 =20=20(-2)(-2)=-40(dB)=-40(dB)灵敏度级灵敏度级MMr灵敏度灵敏度参考灵敏度参

7、考灵敏度0dB=1V/Pa1Vpa10mvpav准确测量灵敏度的条件：准确测量灵敏度的条件：测量环境测量环境正常测试条件正常测试条件 温度：温度：535 湿度：湿度：4585%气压：气压：86106kPa标准测试条件标准测试条件 温度：温度：202 湿度：湿度：6070%气压：气压：86106kPa声学环境要求：声学环境要求：自由场自由场消声室消声室消声室及测试图消声室及测试图测试标准仪器：测试标准仪器：BK2021声频分析仪声频分析仪1.5V 2.2K 2.0V 2.2K 3.0V 2.2K 4.5V 2.2K 工工作作电电压压 不同电压变化频响曲线图不同电压变化频响曲线图2.02.0V V

8、 6806802.0V 1.0K 2.0V 1.0K 2.0V 1.5K2.0V 1.5K2.0V 2.0V 2.2K2.2K 标标准准负负载载电电阻阻不同电阻变化频响曲线图不同电阻变化频响曲线图 标准测试电路图标准测试电路图1）全指向电原理图）全指向电原理图2 2）单指向电原理图）单指向电原理图2 2、频率响应、频率响应（Frequency Frequency Response):Response):频率响应频率响应是指传声器正常工作的频带宽度。是指传声器正常工作的频带宽度。全指向产品全指向产品2020KHZECM频宽频宽：单指向产品单指向产品10010KHZ 3003，400HZ语音频宽语

9、音频宽：2005，000HZ实际频响曲线实际频响曲线全全指指向向曲曲线线图图单单指指向向曲曲线线图图全全指指向向包包络络框框单单指指向向包包络络框框3 3、指向性（、指向性（Directivity)Directivity)指向性特性又称方向性，是表征传声器对不指向性特性又称方向性，是表征传声器对不同入射方向的声信号检测的灵敏度同入射方向的声信号检测的灵敏度。ECMECM指向指向性分类性分类全指向全指向 圆心圆心（Omnidirectional)（无方向、全方向（无方向、全方向)单指向单指向双指向双指向 8 8字型字型（Bi-directional)心型心型（Cardioid)超心型超心型（su

10、per-cardioid锐心型锐心型（Hyper-cardoiod)心型（心型（X X）扁心型（扁心型（B)B)超心型超心型（C C）扁圆型扁圆型（G G）心脏图（极性图）心脏图（极性图）8字型 圆型 锐心型 4、等效噪声级等效噪声级(Self Noise)与信噪比信噪比(SN Ratio)等效噪声级：等效噪声级：无外声场时，仅由传声器固有噪声无外声场时，仅由传声器固有噪声引起的输出电压，可以看作能产生相同有效值输出引起的输出电压，可以看作能产生相同有效值输出电压的外部声压级。电压的外部声压级。测量固有噪声时，传声器与声、风冲击，振动测量固有噪声时，传声器与声、风冲击，振动及外部电场或磁场隔离

11、，以避免其对测量的干绕。及外部电场或磁场隔离，以避免其对测量的干绕。测量传声器固有噪声引起的输出电压，除非另测量传声器固有噪声引起的输出电压，除非另有说明，则就应加有说明，则就应加A计权测量。计权测量。固有噪声引起的额定等效声压是开路输出电压与固有噪声引起的额定等效声压是开路输出电压与额定自由场灵敏度之比，等效噪声级是额定等效声压额定自由场灵敏度之比，等效噪声级是额定等效声压与基准声压（与基准声压（20uPa)之比，用分贝表示。之比，用分贝表示。即即:Ln=20()VnMPoLnLn:传声器等效噪声级传声器等效噪声级VnVn:噪声电压（噪声电压（A A计权）（计权）（uVuV）M M：自由场灵

12、敏度（自由场灵敏度（MvMv/Pa/Pa）Po:Po:（参考声压）参考声压）2 2 10 Pa10 Pa-5例：一电容传声器测量数据为：例：一电容传声器测量数据为：灵敏度：灵敏度：10 10 mvmvPaPa 固有噪声电压（固有噪声电压（A A计权）：计权）：1010uVuV则：等效噪声级则：等效噪声级LnLn为为 Ln=20 =20 =20 =20 =20 50 =20(1+5)=20 1.7 =34(dB)10uV10mVPa210 Pa-5 1010 10 2 103-512 10-21002信噪比（信噪比（S SN N）：）：传声器灵敏度与固有噪声（传声器灵敏度与固有噪声（A A计权）

13、之比。计权）之比。一般用一般用 dB dB 值表示。值表示。S SN=N=2020例：一动圈传声器的灵敏度为例：一动圈传声器的灵敏度为1 1mvmvPaPa 固有噪声电压为固有噪声电压为0.80.8uVuV 则信噪比为则信噪比为:S SN=N=2020 =64 =64(dB)(dB)MVn1 100.83等效噪声级与信噪比的关系：等效噪声级与信噪比的关系：根据等效噪声级公式推导：根据等效噪声级公式推导：Ln=20()=20（)=20 +20 =94-20 =94-SN Ln=94-S/NVnMPoVnM1Po1PoVnMMVn1Pa=20 =20 =20 =20(0.510)=20(510)=

14、80+205 =80+200.7 =94(dB)IPo1210102等效噪声级与等效噪声级与信噪比的关系信噪比的关系S/N=94-Ln1Pa=94dB-55545 5、消耗电流、消耗电流(current consumption)current consumption)一般要求为一般要求为0.50.5mA(500uA)mA(500uA)内控内控要求为要求为0.30.3mA(350uA)mA(350uA)6 6、降压特性（、降压特性（SensitiuitySensitiuity reduction)reduction)一般要求为一般要求为:2.0:2.0V V降低到降低到1.51.5V V 灵敏度

15、不超过灵敏度不超过-3-3dBdB 该特性主要决定于该特性主要决定于FETFET的增益降压特性的增益降压特性一般以降压一般以降压0.50.5V V灵敏度的变化量为指标灵敏度的变化量为指标如如:3.0:3.0V V降压到降压到2.52.5V V或或4.54.5V V降压到降压到2.52.5V V灵敏灵敏 度的变化量度的变化量7 7、输出阻抗、输出阻抗(Output Impedance):Output Impedance):测量方法（代替法）测量方法（代替法）ECMECM输出阻抗主要决定于负载电阻和输出阻抗主要决定于负载电阻和FETFET输出阻抗输出阻抗8 8、最大声压级（、最大声压级（Maxim

16、um input SPL)Maximum input SPL)定义：传声器在有效频率范围内的任何频定义：传声器在有效频率范围内的任何频 率和任劳任何入射向上，使其输出幅值的率和任劳任何入射向上，使其输出幅值的非线性失真不超过规值的平面波最在声压非线性失真不超过规值的平面波最在声压。四、实际使用中应注意的几个问题四、实际使用中应注意的几个问题1、生产线要有良好的防静电措施；电烙铁要有良好接地，最好用专用地线。2 2、焊接时温度不能过高、过低，一般为：、焊接时温度不能过高、过低，一般为：4002040020 焊接时间不可过长，一般在焊接时间不可过长，一般在3 3 秒钟之内秒钟之内 尽可能使用散热板

17、焊接尽可能使用散热板焊接 最好使用恒温电烙铁，三芯线，一芯专用地线最好使用恒温电烙铁，三芯线，一芯专用地线3 3、贮存时应注意防潮和防有机化、贮存时应注意防潮和防有机化学溶剂学溶剂/气体伤害；一般相对湿度气体伤害；一般相对湿度最好不要大于最好不要大于 85%85%。存储温度。存储温度-20-20+70+70。4 4、安装时应注意以下几点：、安装时应注意以下几点：根据不同的设计要求选择不同的板面形式根据不同的设计要求选择不同的板面形式和连接方式。和连接方式。ECMECM板面形式一般分为三种：板面形式一般分为三种：A版面E版面BP版面ECM ECM 连接方式一般有以下几种：连接方式一般有以下几种：A版面接电子直线A版面接软性板 E版面接软性板根据不同的安装方式选择不同的咪套：根据不同的安装方式选择不同的咪套：A A版面加普通咪套版面加普通咪套 E E版面加金线式咪套版面加金线式咪套BPBP版面加普通咪套版面加普通咪套安装时要装到位安装时要装到位安装到时位安装到时位安装不到位安装不到位 设计时应注意的几个问题设计时应注意的几个问题 尽量不要形成谐振腔尽量不要形成谐振腔进声孔的直径大小影响频响进声孔的直径大小影响频响喇叭喇叭/受话器与传声器相距不能太近受话器与传声器相距不能太近强电磁波会干扰强电磁波会干扰ECM正常工作正常工作